京都産業大学理学部の二間瀬 敏史教授と大学院理学研究科朝永真法さんは、標準的な宇宙論において仮定されている「一様等方モデル」の妥当性に関する理論的基礎を確立。「時空の3＋1分解」と呼ばれる方法を用いて、従来とは異なる座標系においてアインシュタイン方程式を平均化しても、従来と同じ一様等方宇宙モデルが導かれることを示した。
標準的な宇宙論の理論モデルは、宇宙全体がどこでも同じという一様等方の仮定のもとに構築されているが、現実の宇宙はさまざまなスケールで物質の濃度に疎密、つまり物質分布の非一様性が存在しており、「一様等方宇宙モデル」は非一様な時空を何らかの意味で平均化して得られるべきものである。そのため、従来平均化によって一様等方宇宙モデルを導くには、ある特定の座標系を仮定していたため、その結果が仮定した座標に依存するかどうかが問題であった。
本研究では「時空の3＋1分解」と呼ばれる方法を用いて、従来とは異なる座標系においてアインシュタイン方程式を平均化しても、従来と同じ一様等方宇宙モデルが導かれることを示した。
この結果によって現在宇宙論でハッブル定数問題として知られる大域的な膨張則と局所的膨張則の違いを、時空の非一様性から説明する理論的基礎を確立した。
二間瀬教授は「研究としては最初の段階で、より一般的な理論への拡張、種々の観測結果との詳細な比較などの課題について、今後の朝永さんの研究成果に期待している」とコメントしている。
この研究成果は、2021年9月16日（日本時間）に日本物理学会学術誌「Progress of Theoretical and Experimental Physics」（オンライン版）に掲載された。
むすんで、うみだす。 上賀茂・神山 京都産業大学
■関連リンク
・京都産業大学理学部 二間瀬敏史教授と大学院理学研究科生がハッブル定数問題を理論的に説明し現在宇宙論の課題を解決！
https://www.kyoto-su.ac.jp/news/2021_sc/20211025_150_cosmology.html
・京都産業大学 理学部 宇宙物理・気象学科 二間瀬 敏史教授
https://www.kyoto-su.ac.jp/faculty/professors/sc/hutamase_tosihumi.html
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